CN109679757A - 硅片切割保护液及其制备方法、硅片切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种硅片切割保护液及其制备方法、硅片切割方法。所述硅片切割保护液，包括去离子水以及溶解于所述去离子水中的分散剂和/或非离子型表面活性剂。本发明减少了静电对硅片造成的损伤，提高了半导体产品的良率。

Description

硅片切割保护液及其制备方法、硅片切割方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种硅片切割保护液及其制备方法、硅片切割方法。
背景技术
随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限、现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及追求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3DNOR(3D或非)闪存和3DNAND(3D与非)闪存。
其中，3DNAND存储器以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器，已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。
封装是3DNAND等半导体产品制造过程中的一个关键步骤，而硅片切割又是封装工艺中至关重要的一步。但是，在现有的硅片切割工艺中，切割刀在对切割道进行切割时，会因为摩擦而产生静电，静电则极易对硅片上的器件结构造成损坏。
因此，如何减少切割过程中产生的静电对硅片的损伤，提高半导体产品的良率，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种硅片切割保护液及其制备方法、硅片切割方法，用于解决现有技术中切割产生的静电易对硅片造成损伤的问题，以提高半导体产品的良率。
为了解决上述问题，本发明提供了一种硅片切割保护液，包括：
去离子水；
分散剂和/或非离子型表面活性剂，溶解于所述去离子水中。
优选的，所述分散剂为聚乙二醇。
优选的，包括：
重量份数为50份～150份的所述去离子水；
重量份数为7份～11份的所述分散剂。
优选的，所述非离子型表面活性剂的重量份数为20份～35份。
优选的，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
优选的，还包括润滑剂。
优选的，所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
优选的，所述润滑剂为甘油。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种硅片切割保护液的制备方法，包括如下步骤：
加入分散剂和/或非离子型表面活性剂至去离子水中，形成保护液。
优选的，形成保护液的具体步骤包括：
加入重量份数为7份～11份的所述分散剂或重量份数为20份～35份的非离子型表面活性剂至重量份数为50份～150份的所述去离子水中，形成所述保护液。
优选的，所述分散剂为聚乙二醇。
优选的，形成保护液的具体步骤包括：
加入重量份数为7份～11份的所述分散剂至重量份数为50份～150份的所述去离子水中并搅拌，形成第一溶液；
加入重量份数为20份～35份的非离子型表面活性剂至所述第一溶液中并搅拌，形成所述保护液。
优选的，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
优选的，形成所述保护液的具体步骤还包括：
加入重量份数为20份～35份的所述非离子型表面活性剂至所述第一溶液中并搅拌，形成第二溶液；
加入润滑剂至所述第二溶液中并搅拌，形成所述保护液。
优选的，加入的所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
优选的，所述润滑剂为甘油。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种硅片切割方法，包括如下步骤：
提供一保护液，所述保护液中包括去离子水以及溶解于所述去离子水中的分散剂和/或非离子型表面活性剂；
传输添加有所述保护液的冷却剂至切割腔体，以冲洗切割刀。
优选的，所述保护液包括：
重量份数为50份～150份的所述去离子水；
重量份数为7份～11份的所述分散剂。
优选的，所述分散剂为聚乙二醇。
优选的，所述非离子型表面活性剂的重量份数为20份～35份。
优选的，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
优选的，所述保护液还包括润滑剂。
优选的，所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
优选的，所述润滑剂为甘油。
优选的，传输添加有所述保护液的冷却剂至切割腔体的具体步骤包括：
提供一加药泵，所述加药泵的一端与存储所述保护液的存储罐连通、另一端与传输管道上的一支路管道连通，所述传输管道用于向所述切割腔体传输冷却剂；
开启所述加药泵，所述保护液经所述支路管道进入所述传输管道，与所述冷却剂混合后传输至所述切割腔体。
本发明提供的硅片切割保护液及其制备方法、硅片切割方法，通过在保护液中加入分散剂和/或非离子型表面活性剂，分散剂实现了对颗粒物的及时分散，在降低静电产生几率的同时，也提供了静电释放的通路，减少了静电对硅片造成的损伤，提高了半导体产品的良率；非离子型表面活性剂的加入一方面也能够对颗粒物进行分散，降低静电产生的几率，另一方面还能够减小去离子水在硅片表面的张力，进而增大去离子水对硅片的浸润性能，有效改善了硅片切割过程中对硅片以及切割刀的清洗效果。
附图说明
附图1是本发明具体实施方式中硅片切割方法的流程图；
附图2是本发明具体实施方式中硅片切割装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的硅片切割保护液及其制备方法、硅片切割方法的具体实施方式做详细说明。
在硅片切割过程中，通常会采用去离子水对切割刀进行冷却、冲洗，但是这一过程存在两大风险：静电产生以及对硅片表面键合焊垫(Bond Pad)的污染。静电是在切割刀具对硅片表面的切割道进行切割时摩擦产生的，静电会对硅片表面的器件结构造成严重的损伤。而切割过程中产生的颗粒物会与键合焊垫中的铝、铜等金属物质发生化学反应，从而对所述键合焊垫表面的金属层造成污染或者破坏。
随着半导体制造工艺向14nm、10nm、7nm过渡，硅片表面的器件结构对静电的敏感度越来越高，所以在硅片切割过程中采取额外的保护措施显得非常迫切。目前，主要采用两种方式在切割过程中对硅片进行保护：一种是在用于冷却、冲洗切割刀的去离子水中加入二氧化碳，通过提高去离子水的导电率来防止静电产生；另一种是在去离子水中加入专用的保护液，防止硅片表面的键合焊垫被腐蚀并提高硅片表面的清洁度。
然而，虽然加入二氧化碳会提高去离子水的导电率，但是会使得去离子水呈弱酸性，从而易对切割刀具造成腐蚀，降低切割刀具的使用寿命，进而使得半导体的生产成本上升。目前市面上已有的切割保护液主要是着眼于解决硅片切割时间较长时，去离子水清洗能力较差的问题，从而避免对键合焊垫表面造成污染或腐蚀，功能较为单一。
为了在提高对硅片清洗能力的同时，降低切割过程中的静电损伤风险，本具体实施方式提供了一种硅片切割保护液。本具体实施方式中所述的硅片优选为其上形成有3DNAND存储器结构的硅片。本具体实施方式提供的硅片切割保护液包括：
去离子水；
分散剂和/或非离子型表面活性剂，溶解于所述去离子水中。
具体来说，分散剂和非离子型表面活性剂都能够将切割过程中产生的硅屑、金属等颗粒物分散至整个溶液体系中，使得硅屑、金属等颗粒物及时地被用于冷却、冲洗切割刀的冷却剂带走，从而降低了静电产生的几率。同时，硅屑、金属等颗粒物的分散，也有利于提高溶液的导电率，为已经积聚的静电提供一定的放电通路，进一步降低硅片切割过程中的静电击穿风险。本具体实施方式中所述的溶液是指，添加有所述硅片切割保护液的冷却剂。所述冷却剂可以是但不限于去离子水。
同时，通过在所述保护液中加入所述非离子型表面活性剂，减小了去离子水在硅片表面的张力，增大了去离子水在硅片表面的浸润性能，使得键合焊垫的整个表面几乎被去离子水完全覆盖，提升了去离子水的冲洗效果。
优选的，所述硅片切割保护液包括：
重量份数为50份～150份的所述去离子水；
重量份数为7份～11份的所述分散剂。
优选的，所述分散剂为聚乙二醇。
聚乙二醇也是一种非离子型表面活性剂，其不仅能够有效的分散硅屑、金属等颗粒物，而且还具有良好的润滑性能与抛光性能，可以更加有效地冷却切割刀、减少切割过程中的摩擦、减少硅片的崩缺，大幅度提高了硅片切割工艺的稳定性、并改善了切割质量。
优选的，所述非离子型表面活性剂的重量份数为20份～35份。
优选的，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。本领域技术人员也可以根据实际需要选择其他类型的非离子型表面活性剂。
优选的，所述硅片切割保护液还包括润滑剂。更优选的，所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
优选的，所述润滑剂为甘油。
具体来说，所述润滑剂的加入能够进一步提高所述硅片切割保护液对颗粒物的分散性能以及对切割刀的润滑性能，从而在进一步减少静电产生几率、提供静电释放回路的同时，减少了切割过程中的摩擦，改善了切割质量。
不仅如此，本具体实施方式还提供了一种硅片切割保护液的制备方法。本具体实施方式中所述的硅片优选为其上形成有3D NAND存储器结构的硅片。本具体实施方式提供的硅片切割保护液的制备方法，包括如下步骤：
加入分散剂和/或非离子型表面活性剂至去离子水中，形成保护液。
优选的，形成保护液的具体步骤包括：
加入重量份数为7份～11份的所述分散剂或重量份数为20份～35份的所述非离子型表面活性剂至重量份数为50份～150份的所述去离子水中，形成所述保护液。
优选的，所述分散剂为聚乙二醇。
优选的，形成保护液的具体步骤包括：
加入重量份数为7份～11份的所述分散剂至重量份数为50份～150份的所述去离子水中并搅拌，形成第一溶液；
加入重量份数为20份～35份的非离子型表面活性剂至所述第一溶液中并搅拌，形成所述保护液。
优选的，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
优选的，形成所述保护液的具体步骤还包括：
加入重量份数为20份～35份的所述非离子型表面活性剂至所述第一溶液中并搅拌，形成第二溶液；
加入润滑剂至所述第二溶液中并搅拌，形成所述保护液。
优选的，加入的所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
优选的，所述润滑剂为甘油。
举例来说，在1000级净化室环境内配制所述硅片切割保护液的具体步骤包括：
步骤一，在容器中准备重量份数为50份～150份的纯净去离子水；
步骤二，向所述去离子水中加入重量份数为7份～11份的聚乙二醇-400(PEG-400)，并顺时针搅拌，形成第一溶液；
步骤三，向所述第一溶液中加入重量份数为20份～35份的脂肪醇聚氧乙烯醚，并顺时针搅拌，形成第二溶液；
步骤四，向所述第二溶液中加入重量份数为2份～5份的甘油，并顺时针搅拌，搅拌结束后形成的稳定高分子溶胶体即为所述保护液。
所述保护液中的各种组分，例如聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、甘油，在切割完成后经去离子水冲洗、甩干即可去除，不会残留于硅片表面，对硅片后续金线键合、塑封等工艺没有任何影响。
为了解决上述问题，本具体实施方式还提供了一种硅片切割方法，附图1是本发明具体实施方式中硅片切割方法的流程图。本具体实施方式中所述的硅片优选为其上形成有3D NAND存储器结构的硅片。如图1所示，本具体实施方式提供的硅片切割方法，包括如下步骤：
步骤S11，提供一保护液，所述保护液中包括去离子水以及溶解于所述去离子水中的分散剂和/或非离子型表面活性剂；
步骤S12，传输添加有所述保护液的冷却剂至切割腔体，以冲洗切割刀。
优选的，所述保护液包括：
重量份数为50份～150份的所述去离子水；
重量份数为7份～11份的所述分散剂。
优选的，所述分散剂为聚乙二醇。
优选的，所述非离子型表面活性剂的重量份数为20份～35份。
优选的，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
优选的，所述保护液还包括润滑剂。更优选的，所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
优选的，所述润滑剂为甘油。
优选的，传输添加有所述保护液的冷却剂至切割腔体的具体步骤包括：
提供一加药泵13，所述加药泵13的一端与存储所述保护液的存储罐12连通、另一端与传输管道11上的一支路管道16连通，所述传输管道11用于向所述切割腔体10传输冷却剂；
开启所述加药泵13，所述保护液经所述支路管道16进入所述传输管道11，与所述冷却剂混合后传输至所述切割腔体10。
附图2是本发明具体实施方式中硅片切割装置的结构示意图。举例来说，所述硅片切割装置中具有位于所述切割腔体10同侧、且均与所述切割腔体10连通的一传输管道11和另一传输管道15。当所述切割腔体10内部进行硅片切割工艺时，所述传输管道11传输冷却剂至所述切割腔体10，同时所述加药泵13抽送所述保护液自所述支路管道16进入所述传输管道11，使得所述保护液与所述冷却剂在所述传输管道11内混合后传输至所述切割腔体10，以对切割刀进行冲洗、冷却。冲洗下来的硅屑、金属等颗粒物随冷却剂自排泄管道14排出所述切割腔体10。其中，所述排泄管道14与所述传输管道11位于所述切割腔体10的相对两端。在硅片切割工艺结束之后，可以通过另一传输管道15向所述切割腔体10传输去离子水，以对硅片及残留的保护液进行清洗。
本领域技术人员还可以根据实际需要实时调整所述加药泵13的抽送速度，例如根据所述切割腔体10内部的静电产生情况、键合焊垫污染或腐蚀的情况等，从而对所述冷却剂中所述保护液的浓度进行实时调整，提高保护液的使用灵活性。
本具体实施方式提供的硅片切割保护液及其制备方法、硅片切割方法，通过在保护液中加入分散剂，实现了对颗粒物的及时分散，在降低静电产生几率的同时，也提供了静电释放的通路，减少了静电对硅片造成的损伤，提高了半导体产品的良率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (25)

1.一种硅片切割保护液，其特征在于，包括：
去离子水；
分散剂和/或非离子型表面活性剂，溶解于所述去离子水中。
2.根据权利要求1所述的硅片切割保护液，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇。
3.根据权利要求1所述的硅片切割保护液，其特征在于，包括：
重量份数为50份～150份的所述去离子水；
重量份数为7份～11份的所述分散剂。
4.根据权利要求3所述的硅片切割保护液，其特征在于，所述非离子型表面活性剂的重量份数为20份～35份。
5.根据权利要求4所述的硅片切割保护液，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求4所述的硅片切割保护液，其特征在于，还包括润滑剂。
7.根据权利要求6所述的硅片切割保护液，其特征在于，所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
8.根据权利要求6所述的硅片切割保护液，其特征在于，所述润滑剂为甘油。
9.一种硅片切割保护液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
加入分散剂和/或非离子型表面活性剂至去离子水中，形成保护液。
10.根据权利要求9所述的硅片切割保护液的制备方法，其特征在于，形成保护液的具体步骤包括：
加入重量份数为7份～11份的所述分散剂或重量份数为20份～35份的所述非离子型表面活性剂至重量份数为50份～150份的所述去离子水中，形成所述保护液。
11.根据权利要求9所述的硅片切割保护液的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇。
12.根据权利要求9所述的硅片切割保护液的制备方法，其特征在于，形成保护液的具体步骤包括：
加入重量份数为7份～11份的所述分散剂至重量份数为50份～150份的所述去离子水中并搅拌，形成第一溶液；
加入重量份数为20份～35份的非离子型表面活性剂至所述第一溶液中并搅拌，形成所述保护液。
13.根据权利要求12所述的硅片切割保护液的制备方法，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
14.根据权利要求12所述的硅片切割保护液的制备方法，其特征在于，形成所述保护液的具体步骤还包括：
加入重量份数为20份～35份的所述非离子型表面活性剂至所述第一溶液中并搅拌，形成第二溶液；
加入润滑剂至所述第二溶液中并搅拌，形成所述保护液。
15.根据权利要求14所述的硅片切割保护液的制备方法，其特征在于，加入的所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
16.根据权利要求14所述的硅片切割保护液的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为甘油。
17.一种硅片切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一保护液，所述保护液中包括去离子水以及溶解于所述去离子水中的分散剂和/或非离子型表面活性剂；
传输添加有所述保护液的冷却剂至切割腔体，以冲洗切割刀。
18.根据权利要求17所述的硅片切割方法，其特征在于，所述保护液包括：
重量份数为50份～150份的所述去离子水；
重量份数为7份～11份的所述分散剂。
19.根据权利要求17所述的硅片切割方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇。
20.根据权利要求18所述的硅片切割方法，其特征在于，所述非离子型表面活性剂的重量份数为20份～35份。
21.根据权利要求20所述的硅片切割方法，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
22.根据权利要求20所述的硅片切割方法，其特征在于，所述保护液还包括润滑剂。
23.根据权利要求22所述的硅片切割方法，其特征在于，所述润滑剂的重量份数为2份～5份。
24.根据权利要求22所述的硅片切割方法，其特征在于，所述润滑剂为甘油。
25.根据权利要求17所述的硅片切割方法，其特征在于，传输添加有所述保护液的冷却剂至切割腔体的具体步骤包括：
提供一加药泵，所述加药泵的一端与存储所述保护液的存储罐连通、另一端与传输管道上的一支路管道连通，所述传输管道用于向所述切割腔体传输冷却剂；
开启所述加药泵，所述保护液经所述支路管道进入所述传输管道，与所述冷却剂混合后传输至所述切割腔体。
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